JP2007046596A - Structure of acoustic liner - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a simple liner capable of improving durability of the liner by a bypass cooling system without impairing noise damping characteristic and realizing large effect for reducing cost. <P>SOLUTION: This acoustic liner 20 is provided with an outer side panel 26, an inner side panel existent across a space in the direction of crossing from the outer side panel and having a drilled hole, and one bulkhead 32 or more extending by crossing the space between the panels. At least one baffle 44 forms a resonator chamber 34b and a neck pipe 56 related to it in cooperation with the bulkhead. The neck pipe communicates the resonator chamber with flow G of fluid passing through the inner side panel. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、ノイズを減衰させる音響ライナに関する。特に、低周波数のノイズを減衰させること、および／または、冷媒がライナの音響共鳴器チャンバを回避して通過することでノイズ減衰特性を損なうことなくライナの耐久性を改善し、単純で、費用対効果が大きい特徴を有するライナに関する。なお、本出願は、米国政府契約Ｆ３３６５７‐９９‐Ｄ‐２０５１の下でなされ、米国政府は本発明の所定の権利を有する。   The present invention relates to an acoustic liner that attenuates noise. In particular, attenuating low frequency noise and / or allowing the refrigerant to bypass the acoustic resonator chamber of the liner to improve the durability of the liner without compromising noise attenuation characteristics, making it simple and cost-effective The present invention relates to a liner having characteristics with a large effect. This application is filed under US Government Contract F33657-99-D-2051, which has certain rights in this invention.

音響ライナは、流体を扱うダクトで用いられて、ダクトを通過する流体流に関連する好ましくないノイズを減衰させる。このようなダクトの例では、航空機のガスタービンエンジンの入口システムダクトおよび出口システムダクトを含む。通常の音響ライナは、後面シートと、シート間コンパートメントを形成するように後面シートから空間を隔てた表面シートとを含む。このライナは、表面シートがダクトを流れる流体の方向とほぼ平行に延びるようにダクト壁に沿って配置される。シート間コンパートメントは、ノイズを減衰させる共鳴器チャンバとして機能する。シート同士の間に延在してコンパートメントをより小さい複数の共鳴器チャンバにさらに分割する壁が設けられる場合もある。一組の孔つまり首管が、表面シートに穿孔され、チャンバ（または複数のチャンバ）と流体流との間を連通する。共鳴器により減衰するノイズ周波数を示す公知の関係式の一つは、
ｆ＝（ｃ／２ｐ）［ＡN／（ＶCＬN）］0.5
である。ここで、ｃは、局所的な音速、ＡNは、チャンバに通じている首管の断面積（またはチャンバに通じている複数の首管の総面積）、ＶCは、チャンバの容積、ＬNは、首管の長さを示す。通常のタービンエンジンの音響ライナにおいて、表面シートは、シート状のものからなる。従って、ＬNは、シートの厚さである。 Acoustic liners are used in fluid handling ducts to attenuate unwanted noise associated with fluid flow through the ducts. Examples of such ducts include an inlet system duct and an outlet system duct of an aircraft gas turbine engine. A typical acoustic liner includes a rear sheet and a front sheet spaced from the rear sheet to form an inter-sheet compartment. The liner is disposed along the duct wall such that the face sheet extends substantially parallel to the direction of fluid flowing through the duct. The inter-sheet compartment functions as a resonator chamber that attenuates noise. A wall may be provided that extends between the sheets and further divides the compartment into a plurality of smaller resonator chambers. A set of holes or necks are drilled into the face sheet to communicate between the chamber (or chambers) and the fluid flow. One of the known relational expressions showing the noise frequency attenuated by the resonator is
f = (c / 2p) [A N / (V C L N )] 0.5
It is. Where c is the local sound velocity, A N is the cross-sectional area of the neck that leads to the chamber (or the total area of the necks leading to the chamber), V C is the volume of the chamber, L N indicates the length of the neck tube. In an acoustic liner of a normal turbine engine, the top sheet is made of a sheet. Therefore, L N is the thickness of the sheet.

音響ライナが、高温環境、例えばアフターバーナーダクトに沿って使用される場合には、ライナの寿命を延ばすためにライナを冷却することが求められる。冷却は、冷媒、一般的には比較的低温の空気を共鳴器チャンバに供給し、冷媒をチャンバに通して流し、共鳴器の首管を通して放出することによってなされる。しかしながら、十分な冷却を必要とする通常の流量では、チャンバの首管を通過して放出される冷媒が、ライナの音響アドミタンスを損なう。音響アドミタンスは、音響的な乱れを共鳴器チャンバの中に通す能力を表す。   When an acoustic liner is used along a high temperature environment, such as an afterburner duct, it is required to cool the liner to extend the life of the liner. Cooling is accomplished by supplying a refrigerant, typically relatively cool air, to the resonator chamber, flowing the refrigerant through the chamber, and discharging it through the neck of the resonator. However, at normal flow rates that require sufficient cooling, the refrigerant released through the chamber neck can compromise the acoustic admittance of the liner. Acoustic admittance represents the ability to pass acoustic disturbances into the resonator chamber.

冷却を必要としない場合でさえ、低周波数ノイズを減衰するように共鳴器チャンバを同調する必要がある。この共鳴器は、ＶCまたはＬNの増大、またはＡNの減少により低周波数に同調する。航空機のエンジンに応用する場合は、Ｖｃを増大させることは、空間的な制約によりできない。またＡNを減少させることもできない。つまり、その理由の一部としては、ＡNを減少させると、ライナの全体の孔隙率が減り、直接音響アドミタンスが減少することになる。さらに、ライナが冷却される場合、共鳴器の首管が、表面シートを冷却する冷媒の通路として機能する。共鳴器の首管つまり冷媒通路の寸法や容量を減縮することは、ライナの耐久性を損なうことになる。従って、ＬNを増大させることが、共鳴器チャンバを同調して低周波数ノイズを減衰させる最も実行可能な選択肢である。 Even when cooling is not required, the resonator chamber needs to be tuned to attenuate low frequency noise. This resonator is tuned to a lower frequency by increasing V C or L N or decreasing A N. When applied to aircraft engines, Vc cannot be increased due to space constraints. Also, A N cannot be reduced. That is, as the part of the reasons, reducing the A N, reduces the overall porosity of the liner, direct acoustic admittance is decreased. Further, when the liner is cooled, the neck of the resonator functions as a coolant passage for cooling the top sheet. Reducing the size and capacity of the resonator neck, i.e., the coolant passage, impairs the durability of the liner. Thus, increasing L N is the most viable option to tune the resonator chamber to attenuate low frequency noise.

本明細書の音響ライナの実施例は、外側パネルと、外側パネルから横断方向に空間を隔てて存在する内側パネルと、パネル間にある共鳴器チャンバと、を備える。穿孔が、共鳴器チャンバと位置を合わせて内側パネルを貫通する。内側パネルから窪んだ位置にある入口を有する首管は、チャンバと内側パネルを通過した流体流との間を連通する。冷媒のバイパス通路は、共鳴器チャンバや首管を通過しないで、冷媒を穿孔に導く。   The acoustic liner embodiment herein includes an outer panel, an inner panel that is spaced transversely from the outer panel, and a resonator chamber between the panels. A perforation passes through the inner panel in alignment with the resonator chamber. A neck tube having an inlet that is recessed from the inner panel provides communication between the chamber and the fluid flow that has passed through the inner panel. The refrigerant bypass passage guides the refrigerant to the perforation without passing through the resonator chamber or the neck tube.

音響ライナの他の実施例は、外側パネルと、外側パネルから横断方向に空間を隔てて存在し、穿孔のある内側パネルと、パネル間の空間を横切る一または複数の隔壁と、を含む。少なくとも１つのバッフルが、隔壁と協働して共鳴器チャンバおよびこれに関連する首管を形成する。首管は、共鳴器チャンバと内側パネルを通過する流体流との間を連通する。   Another example of an acoustic liner includes an outer panel, an inner panel that is spaced transversely from the outer panel, and has perforations, and one or more partitions that cross the space between the panels. At least one baffle forms a resonator chamber and associated neck tube in cooperation with the septum. The neck tube communicates between the resonator chamber and the fluid flow through the inner panel.

音響ライナの様々な実施例の上述した特長およびその他の特徴は、以下の詳細な説明および添付の図面からより明らかになる。   The foregoing and other features of the various embodiments of the acoustic liner will become more apparent from the following detailed description and the accompanying drawings.

図１は、航空機のタービンエンジンのアフターバーナーダクトに使用される従来の騒音低減ライナ２０を示す。このライナは、スクリーチライナとしても公知である。また図１は、軸方向、半径方向および周（図面に垂直な）方向の構成要素を備える座標系も示す。タービンエンジンを説明する際にはこのような座標系が一般的に選択される。しかしながら、ダクトを含まないような他の出願においては、長手（ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ）方向、横断（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ）方向、側面（ｌａｔｅｒａｌ）方向の構成要素を用いる一般的な座標系の方がふさわしい場合もある。この図面に示すように、長手方向は軸方向に、横断方向は半径方向に、側面方向は円周方向に対応する。   FIG. 1 shows a conventional noise reduction liner 20 used in an afterburner duct of an aircraft turbine engine. This liner is also known as a screech liner. FIG. 1 also shows a coordinate system comprising components in the axial, radial and circumferential (perpendicular to the drawing) directions. Such a coordinate system is generally selected when describing a turbine engine. However, in other applications that do not include ducts, a general coordinate system that uses components in the longitudinal, transversal, and lateral directions may be more appropriate. As shown in this drawing, the longitudinal direction corresponds to the axial direction, the transverse direction corresponds to the radial direction, and the side surface direction corresponds to the circumferential direction.

音響ライナ２０は、ダクトの中心線２４の周りを囲む内側パネル２２と、この内側パネルから半径方向に空間を隔ており、かつ、パネル間環状部を形成するように中心線の周りを囲む外側パネル２６とを含む。また、この内側パネルおよび外側パネルを、各々表面シートおよび後面シートともいう。端部壁２８が、軸方向の端部でパネル同士を結合する。周方向に３６０度に亘り延在しているスチフナ３２（ｓｔｉｆｆｅｎｅｒ）が、パネルに取付けられ、パネル間の空間を横切って半径方向に拡がる。このスチフナは、隔壁として機能し、パネルと協働してパネル間のコンパートメント３４を形成する。エンジンの作動時に、高温ガスＧは、ダクトを軸方向に流れる。内側パネルは、高温のガス流に近いので、比較的高温である。外側パネルは、高温のガス流から遠いので、比較的低温である。   The acoustic liner 20 includes an inner panel 22 that surrounds the center line 24 of the duct, and an outer panel that is radially spaced from the inner panel and that surrounds the center line so as to form an inter-panel annular portion. 26. The inner panel and the outer panel are also referred to as a top sheet and a back sheet, respectively. An end wall 28 joins the panels at the axial end. A stiffener 32 extending 360 degrees in the circumferential direction is attached to the panels and extends radially across the space between the panels. This stiffener functions as a partition and cooperates with the panels to form a compartment 34 between the panels. During engine operation, hot gas G flows axially through the duct. The inner panel is relatively hot because it is close to a hot gas flow. The outer panel is relatively cold because it is far from the hot gas stream.

図２および図３は、隔壁３２を半径方向に直線状に延びている構成要素として示すとともに、改良したライナをより詳細に示す概略図である。内側パネル２２は、選択したコンパートメントと位置を合わせた穿孔３６を備え、チャンバ３４ａとして代表して示すような共鳴器チャンバを形成する。図３以降の展開図においては、内側パネル全体に穿孔されている穿孔３６が、一部分にのみ示されている点に留意されたい。穿孔３６は、チャンバ３４ａとガス状流体流Ｇとの間を連通させる首管として機能する。各首管の長さは、内側パネルの半径方向の厚さｔに等しい。内側パネルは、通常、相当に薄い金属薄板または他の薄板状のものなので、首管の長さは短い。結果として、各チャンバ３４ａは、比較的高周波数のノイズを減衰する点で効果的である。穿孔３６は、後述する穿孔の配列３８と比較して、比較的孔隙率が低い穿孔配列を形成する。冷媒をチャンバ３４ａに供給するために、冷媒入口４２が、外側パネルを貫通している。従って、穿孔３６は、冷媒の放出通路としても機能する。しかしながら上述したように、十分に冷却するために必要な冷媒の流量では、冷媒の流れが、音響アドミタンスを損なう。   2 and 3 are schematic diagrams showing the improved liner in more detail, with the septum 32 shown as a linearly extending component in the radial direction. Inner panel 22 includes perforations 36 aligned with selected compartments to form a resonator chamber as shown representatively as chamber 34a. It should be noted that in the developments after FIG. 3, the perforations 36 that are perforated in the entire inner panel are shown only in part. The perforation 36 functions as a neck tube that allows communication between the chamber 34 a and the gaseous fluid flow G. The length of each neck tube is equal to the radial thickness t of the inner panel. Since the inner panel is usually a fairly thin metal sheet or other sheet, the length of the neck is short. As a result, each chamber 34a is effective in attenuating relatively high frequency noise. The perforations 36 form a perforation array with relatively low porosity as compared to the perforation array 38 described below. A refrigerant inlet 42 penetrates the outer panel to supply refrigerant to the chamber 34a. Therefore, the perforations 36 also function as a refrigerant discharge passage. However, as described above, the refrigerant flow impairs acoustic admittance at the refrigerant flow rate necessary for sufficient cooling.

コンパートメント３４ｂは、バッフル４４を含む。図２および図３のバッフルは、２つの対向する金属薄板ピース４６ｃ、４６ｄで形成される。各ピース４６ｃ、４６ｄは、３６０度に亘り延在しているか、または、３６０度に亘り延在するように固定されている個々のセグメントからなる。各ピース４６ｃ、４６ｄは、隔壁３２の１つと接触するように軸方向に延びている脚４８と半径方向に延びた脚５０とを有する。この軸方向に延びた脚が、バッフルベース５４を形成し、半径方向に延びた脚が、長さＬの共鳴器の首管５６を形成する。この首管は、入口５８と出口６０を有する。この入口は、内側パネルから半径方向の距離Ｒに位置するので、バッフルベース５４、内側パネル２２および軸方向に隣接する２つの隔壁３２が、冷媒プレナム６４を形成する。またこのバッフルは、隣接する隔壁３２と協働して共鳴器チャンバ３４ｂを形成する。バッフルが、３６０度に亘り延在しているので、首管５６は、周方向に連続するスロットである。首管は、入口５８の半径方向の位置において、周方向の寸法ａおよび軸方向の寸法ｂを有する。図２および図３のライナにおいて、周方向の寸法は、軸方向の寸法よりはるかに大きい。また内側パネル２２は、コンパートメント３４ｂと位置を合わせた穿孔３８を含む。穿孔３８は、孔隙率の十分に高い穿孔配列を形成しているので、穿孔３８ではなく首管５６の方が、チャンバが応答するノイズ周波数に影響を与える。首管５６の長さＬは、首管３６の長さｔよりはるかに長いので、チャンバ３４ｂは低周波数に応答し、チャンバ３４ａは高周波数に応答する。   The compartment 34 b includes a baffle 44. The baffle of FIGS. 2 and 3 is formed of two opposing sheet metal pieces 46c, 46d. Each piece 46c, 46d consists of individual segments extending 360 degrees or fixed to extend 360 degrees. Each piece 46c, 46d has an axially extending leg 48 and a radially extending leg 50 to contact one of the septa 32. The axially extending legs form a baffle base 54 and the radially extending legs form a resonator neck 56 of length L. The neck tube has an inlet 58 and an outlet 60. Since this inlet is located at a radial distance R from the inner panel, the baffle base 54, the inner panel 22 and the two axially adjacent partitions 32 form a refrigerant plenum 64. The baffle also forms a resonator chamber 34b in cooperation with the adjacent partition wall 32. Since the baffle extends over 360 degrees, the neck tube 56 is a circumferentially continuous slot. The neck tube has a circumferential dimension a and an axial dimension b at the radial position of the inlet 58. In the liners of FIGS. 2 and 3, the circumferential dimension is much larger than the axial dimension. The inner panel 22 also includes perforations 38 aligned with the compartments 34b. The perforations 38 form a perforated array with a sufficiently high porosity so that the neck 56 rather than the perforations 38 affects the noise frequency to which the chamber responds. Since the length L of the neck tube 56 is much longer than the length t of the neck tube 36, the chamber 34b responds to low frequencies and the chamber 34a responds to high frequencies.

共鳴器チャンバ３４ｂや首管５６を冷媒が最初に通過することを必要とせずに穿孔３８に冷媒を導くバイパス冷却システムが設けられている。バイパス冷却システムは、チャンバ３４ｂと冷媒プレナム６４に沿って半径方向に延びたバイパス冷却通路６６を備える。各々の通路６６は、隔壁３２と協働している通路壁６８により形成される。この通路は、図２および図３に示されるように周方向に連続しており、あるいは、周方向に複数の副通路にセグメント化してもよい。外側パネルにおける一または複数の開口部７０からなる冷媒入口が、冷媒を通路に入れる。冷却プレナムに隣接した冷媒出口７２が、冷媒をプレナムに放出する。この冷媒は、穿孔３８を通過し、内側パネルを冷却する。冷媒がチャンバ３４ｂと首管５６をバイパスし、かつ、高い孔隙率の穿孔配列３８が、チャンバ３４ｂの音響アドミタンスにほとんど、または、全く影響を与えないので、冷媒の流れは、チャンバ３４ｂのノイズ減衰特性に悪影響を与えない。必要であれば、任意の冷媒入口７６が外側パネルを貫通して設けられ、追加の冷媒をチャンバ３４ｂに供給する。共鳴器首管５６を通過する追加の冷媒の流れは音響アドミタンスを低下させるが、冷媒の全てがチャンバと首管を通過する場合よりも、その影響は小さい。   A bypass cooling system is provided that directs the refrigerant to the perforations 38 without requiring the refrigerant to first pass through the resonator chamber 34b or the neck tube 56. The bypass cooling system includes a bypass cooling passage 66 extending radially along the chamber 34 b and the refrigerant plenum 64. Each passage 66 is formed by a passage wall 68 cooperating with the partition wall 32. The passages are continuous in the circumferential direction as shown in FIGS. 2 and 3, or may be segmented into a plurality of sub-passages in the circumferential direction. A refrigerant inlet consisting of one or more openings 70 in the outer panel enters the refrigerant into the passage. A refrigerant outlet 72 adjacent to the cooling plenum discharges refrigerant into the plenum. This refrigerant passes through the perforations 38 and cools the inner panel. Since the refrigerant bypasses the chamber 34b and the neck tube 56 and the high porosity perforation array 38 has little or no effect on the acoustic admittance of the chamber 34b, the refrigerant flow is reduced by noise attenuation in the chamber 34b. Does not adversely affect the characteristics. If desired, an optional refrigerant inlet 76 is provided through the outer panel to supply additional refrigerant to the chamber 34b. The additional refrigerant flow through the resonator neck 56 reduces acoustic admittance, but the effect is less than when all of the refrigerant passes through the chamber and the neck.

低周波数共鳴器チャンバ用の構造とともにバイパス冷却システムを説明してきたが、２つの概念を独立的に用いることができる。   Although a bypass cooling system has been described with the structure for a low frequency resonator chamber, the two concepts can be used independently.

図４〜８は、より詳細に描かれた共鳴器チャンバの様々な配置を示す。単純化のために、バイパス冷却システムのない共鳴器チャンバの図面を示すとともに説明する。しかしながら、下記に明らかになるように、バイパス冷却システムを用いても、または用いなくてもこれらのチャンバの分配配置を使用することができる。   Figures 4-8 show various arrangements of the resonator chambers depicted in more detail. For simplicity, a drawing of a resonator chamber without a bypass cooling system is shown and described. However, as will become apparent below, these chamber distribution arrangements can be used with or without a bypass cooling system.

図４と図５では、共鳴器チャンバ３４ａが、周方向に延びて、高い周波数に応答する共鳴器バンド７８を形成する。共鳴器チャンバ３４ｂは、周方向に延びて、低い周波数に応答する共鳴器バンド８０を形成する。低周波数共鳴器バンド８０は、高周波数バンド７８から軸方向にオフセットしている。高周波数バンドおよび低周波数バンドが存在することで、ライナがノイズ周波数のより広い範囲を減衰させる。   4 and 5, the resonator chamber 34a extends in the circumferential direction to form a resonator band 78 that is responsive to high frequencies. The resonator chamber 34b extends in the circumferential direction to form a resonator band 80 that responds to low frequencies. Low frequency resonator band 80 is axially offset from high frequency band 78. The presence of high and low frequency bands causes the liner to attenuate a wider range of noise frequencies.

図６は、図５と同様であるが、隣接する隔壁３２の間に軸方向に延び、かつ内側パネル２２と外側パネル２６間に半径方向に延びる補助的な隔壁８２を備える音響ライナを示している。バッフルピース４６ｃ、４６ｄが、選択した隣接する一対の補助的な隔壁の間に周方向に延在している。このバッフルは、補助的な隔壁８２および主要な隔壁３２と協働して、低周波数の共鳴器チャンバ３４ｂおよびこれに関連する首管５６を形成する。首管は、周方向の寸法と同一の半径で測定して、周方向の寸法ａ、軸方向の寸法ｂを有する。周方向の寸法は、軸方向の寸法より大きい。図６では、軸方向前方および後方の共鳴器バンド８４の各々が、一部がバッフルにより形成されている周方向に分配された第一のクラスの共鳴器チャンバ３４ｂと、バッフルがなく、周方向に分配されている第二のクラスのチャンバ３４ａを備える。チャンバ３４ｂは、周方向にチャンバ３４ａ間に介在し、複数の周波数に応答する共鳴器バンドを形成する。バッフルのない共鳴器バンド７８は、軸方向にバンド８４間に介在する。隣接するマルチ周波数バンド８４において、各クラスのチャンバ３４ａ，３４ｂが、周方向に互いに整列している。   FIG. 6 shows an acoustic liner similar to FIG. 5 but with an auxiliary bulkhead 82 extending axially between adjacent bulkheads 32 and extending radially between the inner panel 22 and the outer panel 26. Yes. Baffle pieces 46c, 46d extend circumferentially between a selected pair of adjacent auxiliary partitions. The baffle cooperates with the auxiliary bulkhead 82 and the main bulkhead 32 to form the low frequency resonator chamber 34b and the associated neck 56. The neck tube has a circumferential dimension a and an axial dimension b, measured with the same radius as the circumferential dimension. The circumferential dimension is larger than the axial dimension. In FIG. 6, each of the axially forward and rear resonator bands 84 includes a first class of resonator chambers 34b distributed in part in the circumferential direction, partly formed by baffles, and no circumferential baffles. A second class of chambers 34a. The chambers 34b are interposed between the chambers 34a in the circumferential direction, and form a resonator band that responds to a plurality of frequencies. An unbaffled resonator band 78 is interposed between the bands 84 in the axial direction. In adjacent multi-frequency bands 84, each class of chambers 34a, 34b are aligned with one another in the circumferential direction.

図７は、図６と類似したライナを示しているが、これは、隣接するマルチ周波数バンドのチャンバ３４ａ，３４ｂが周方向に互いに整列していない点が異なる。   FIG. 7 shows a liner similar to that of FIG. 6 except that adjacent multi-frequency band chambers 34a, 34b are not circumferentially aligned with each other.

図８は、図７のように完全には整列がずれていないが、チャンバ３４ａが、隣接しているマルチ周波数バンドのチャンバ３４ｂから周方向にオフセットしている図６と同様のライナを示す。   FIG. 8 shows a liner similar to FIG. 6 that is not perfectly misaligned as in FIG. 7, but the chamber 34a is circumferentially offset from the adjacent multi-frequency band chamber 34b.

図９および図１０は、首管の周方向の寸法ａが、首管の軸方向の寸法ｂよりも小さくなるようにバッフルが構成されたライナを示す。   9 and 10 show a liner in which the baffle is configured such that the circumferential dimension a of the neck tube is smaller than the axial dimension b of the neck tube.

図１１と図１２は、図６と同様のライナを示しているが、ここでは、別々の首管５６が、補助的な隔壁８２または主要な隔壁３２から延在するのではなく、独立して設けられている。例示されている首管は円筒状だが、図１１の平面図においては、他の湾曲形状や切子面を有する形状であってもよい。   FIGS. 11 and 12 show a liner similar to FIG. 6, but here a separate neck 56 is independent of the auxiliary septum 82 or main septum 32, rather than extending from it. Is provided. The illustrated neck tube is cylindrical, but in the plan view of FIG. 11, it may have another curved shape or a shape having a facet.

図２〜１１は、バッフルを伴う共鳴器バンドが、バッフルのない共鳴器バンドにより軸方向に隔離されているライナを示す。バイパス冷却システムと共に用いる場合に、このような配置は特に実用的である。しかしながら、原理的には、バッフルのないバンドは必要がない。つまり、ライナ全体を、例えば図４および図５に示されているバンド８０、または例えば図６〜８に示されているバンド８４などによって構成することができる。   2-11 illustrate a liner in which the resonator band with baffles is axially separated by the resonator band without baffles. Such an arrangement is particularly practical when used with a bypass cooling system. However, in principle, a band without baffles is not necessary. That is, the entire liner can be constituted by, for example, the band 80 shown in FIGS. 4 and 5 or the band 84 shown in FIGS.

図６〜１１は、選択した共鳴器バンド８４が、バッフルを伴うチャンバのクラスとバッフルを伴わないクラスとを含むことが示される。原理的には、バッフルのないチャンバは必要ない。   6-11 illustrate that the selected resonator band 84 includes a class of chambers with baffles and a class without baffles. In principle, a chamber without baffles is not necessary.

図１３は、延長された首管５６を有する共鳴器チャンバを示し、外側パネル２６から半径方向内側に延びているスカート８６により一部が形成されている折り重なった形の首管となっている。この折り重なっている首管の有効長は、個々の長さＬ1とＬ2の和である。通常、断面積Ａ１と環状の断面積Ａ２は等しい。折り重なっている構造は、周方向に連続する首管（図３）、局在化した首管（例えば図６と図９）や独立している首管（図１１）に適応できる。 FIG. 13 shows a resonator chamber having an extended neck 56 which is a folded neck that is formed in part by a skirt 86 extending radially inward from the outer panel 26. The effective length of the folded neck is the sum of the individual lengths L 1 and L 2 . Usually, the cross-sectional area A1 is equal to the annular cross-sectional area A2. The folded structure can be applied to a circumferentially continuous neck (FIG. 3), a localized neck (for example, FIGS. 6 and 9) and an independent neck (FIG. 11).

バッフルを設けたチャンバとバイパス冷却システムは、独立して用いることができるが、１つのライナに両方の概念を用いることで明確な利点を得る。図２および図３に戻ると、チャンバ３４ａは、高周波数に同調され得る。必要であれば、この同調を、ライナ全体に亘り空間的に変化させることができる。同様に、チャンバ３４ｂは、より低い周波数に同調でき、必要があれば、これらのチャンバの同調は空間的に変化させることができる。しかしながら、チャンバ３４ｂは、首管５６を延ばすことで、特別により低い周波数に同調することができる。チャンバ３４ｂ近辺の表面シート領域は、チャンバ３４ｂの音響アドミタンスを損なうことなく、記載したバイパス冷却システムによって冷却することができる。この冷却は、孔隙率の低い穿孔３６の配列と比較して穿孔３８の配列の孔隙率が高いので、チャンバ３４ａ近辺の冷却よりも、効果が小さい。しかしながら、冷却効果が小さくても、音響アドミタンスの効果が大きくなる。さらに、穿孔３６を通して冷媒が放出されると、内側パネル表面８８に冷媒フィルムを形成する。このフィルムは、穿孔３８が貫通したパネル領域に亘って延び、この領域の減少した冷却効果を補う。このように、設計者は、冷却効果と音響性能との関係を調整することができる。これらを考慮することが、チャンバのパターンを決定するのに役立つ（例えば図６〜８に示されている異なるパターン）。   The baffled chamber and bypass cooling system can be used independently, but using both concepts in a single liner provides distinct advantages. Returning to FIGS. 2 and 3, chamber 34a may be tuned to a high frequency. If necessary, this tuning can be varied spatially throughout the liner. Similarly, chambers 34b can be tuned to lower frequencies and the tuning of these chambers can be varied spatially if desired. However, chamber 34b can be tuned to a particularly lower frequency by extending neck 56. The face sheet area near the chamber 34b can be cooled by the described bypass cooling system without compromising the acoustic admittance of the chamber 34b. This cooling is less effective than cooling near the chamber 34a because the porosity of the array of perforations 38 is high compared to the array of perforations 36 having a low porosity. However, even if the cooling effect is small, the effect of acoustic admittance is increased. Further, when the refrigerant is discharged through the perforations 36, a refrigerant film is formed on the inner panel surface 88. This film extends over the panel area through which the perforations 38 penetrate and compensates for the reduced cooling effect of this area. In this way, the designer can adjust the relationship between the cooling effect and the acoustic performance. These considerations help determine the chamber pattern (eg, different patterns shown in FIGS. 6-8).

本発明を特定の実施例について示してきたが、添付のクレームにおいて記述した発明から外れることなく、形態や詳細の様々な変形が可能であることは当業者に理解されるべきである。例えば、ライナは、タービンエンジンのアフターバーナーダクトについて記載したが、ダクト壁以外にも、別のダクトや表面にも適用できる。   Although the present invention has been illustrated with respect to specific embodiments, it should be understood by those skilled in the art that various modifications can be made in form and detail without departing from the invention as set forth in the appended claims. For example, although the liner has been described for turbine engine afterburner ducts, it can be applied to other ducts and surfaces besides duct walls.

従来のガスタービン用のアフターバーナスクリーチライナの断面図。Sectional drawing of the afterburnus creech liner for the conventional gas turbine. 図１と同様な概略図であり、改良した共鳴器およびバイパス冷却システムを備えたライナを示す図３の２‐２線から切り取った図。FIG. 2 is a schematic view similar to FIG. 1, taken from line 2-2 of FIG. 3, showing the liner with an improved resonator and bypass cooling system. 図２の３‐３線に沿った展開図。FIG. 3 is a development view taken along line 3-3 in FIG. 2. 図２と同様に、図５、６、７、８の４‐４線に沿った展開図。FIG. 4 is a development view taken along line 4-4 in FIGS. 軸方向に分かれるとともに、周方向に連続する共鳴器バンドを示す図４の５‐５線に沿った展開図。FIG. 5 is a developed view taken along line 5-5 in FIG. 4, showing a resonator band that is divided in the axial direction and continuous in the circumferential direction. いくつかの共鳴器バンドに２つのクラスの共鳴器チャンバを有し、隣接するマルチクラスバンドにおいて、同じクラスのチャンバが周方向に整列した図５と同様の図。FIG. 6 is a view similar to FIG. 5 with two classes of resonator chambers in several resonator bands, with the same class of chambers circumferentially aligned in adjacent multi-class bands. 隣接するマルチクラスバンドにおいて、同じクラスのチャンバが周方向に整列していない図６と同様の図。FIG. 7 is a view similar to FIG. 6 in which chambers of the same class are not circumferentially aligned in adjacent multi-class bands. 図６と同様であるが、隣接するマルチクラスバンドの同じクラスのチャンバが周方向にオフセットしている図。FIG. 7 is the same as FIG. 6, but with the same class chambers of adjacent multi-class bands offset in the circumferential direction. 図６と同様であり、共鳴器首管の代替例を示す図１０の９‐９線における展開図。FIG. 9 is a development view similar to FIG. 6 and taken along line 9-9 of FIG. 10 showing an alternative example of the resonator neck. 図９の１０‐１０線の展開図。FIG. 10 is a development view taken along line 10-10 in FIG. 9; 図６と同様であるが、独立している首管を示す図。The figure which is the same as FIG. 6, but shows the independent neck tube. 図１１の共鳴器チャンバの斜視図。FIG. 12 is a perspective view of the resonator chamber of FIG. 11. 折り重なっている共鳴器の首管を示す図４と同様の図。The figure similar to FIG. 4 which shows the neck of the resonator which has overlapped.

符号の説明Explanation of symbols

２０…音響ライナ
２２…内側パネル
２６…外側パネル
３２…隔壁
３６…穿孔
３８…穿孔
４８…軸方向に伸びている脚
５０…半径方向に延びている脚
５４…バッフルベース
５６…首管
６４…冷媒プレナム
６６…冷却通路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 ... Acoustic liner 22 ... Inner panel 26 ... Outer panel 32 ... Bulkhead 36 ... Perforation 38 ... Perforation 48 ... Axis extending leg 50 ... Radial extension leg 54 ... Baffle base 56 ... Neck pipe 64 ... Refrigerant Plenum 66 ... Cooling passage

Claims (23)

実質的に長手方向に流れる流体流のノイズを減衰する音響ライナであって、
外側パネルと、
この外側パネルから横断方向に離れて位置する穿孔のある内側パネルと、
パネル同士の間の空間を横切り延在し、かつ、少なくとも１つのパネル間コンパートメントを形成するようにパネルと協働する一または複数の隔壁と、
隔壁と協働して、少なくとも１つの共鳴器チャンバを形成し、かつ、このチャンバと流体流との間を連通する関連する首管を形成する少なくとも１つのバッフルと、
を備えることを特徴とするノイズ減衰音響ライナ。 An acoustic liner for attenuating the noise of a fluid flow flowing substantially longitudinally,
An outer panel;
An inner panel with perforations located transversely away from the outer panel;
One or more partitions extending across the space between the panels and cooperating with the panels to form at least one inter-panel compartment;
At least one baffle that cooperates with the septum to form at least one resonator chamber and to form an associated neck that communicates between the chamber and the fluid stream;
A noise attenuating acoustic liner comprising: 外側パネルが相対的に低温側のパネルであり、内側パネルが相対的に高温側のパネルであることを特徴とする請求項１に記載のノイズ減衰音響ライナ。   2. The noise attenuating acoustic liner according to claim 1, wherein the outer panel is a relatively low temperature side panel and the inner panel is a relatively high temperature side panel. ライナが軸の周りを囲み、長手方向が軸方向であり、横断方向が半径方向であり、長手方向と横断方向に互いに垂直である側面方向が周方向であることを特徴とする請求項１に記載のノイズ減衰音響ライナ。   2. The liner of claim 1, wherein the liner surrounds the axis, the longitudinal direction is the axial direction, the transverse direction is the radial direction, and the lateral direction perpendicular to the longitudinal direction and the transverse direction is the circumferential direction. The noise-attenuating acoustic liner described. 首管が長手方向および側面方向の寸法を有し、側面方向寸法が長手方向寸法より大きいことを特徴とする請求項１に記載のノイズ減衰音響ライナ。   The noise attenuating acoustic liner of claim 1, wherein the neck tube has longitudinal and lateral dimensions, the lateral dimension being greater than the longitudinal dimension. 複数の共鳴器チャンバの全てが同一周波数に同調することを特徴とする請求項１に記載のノイズ減衰音響ライナ。   The noise attenuating acoustic liner of claim 1, wherein all of the plurality of resonator chambers are tuned to the same frequency. 穿孔が共鳴器チャンバと位置を合わせて内側パネルを貫通しており、かつ前記ライナが、バイパス冷媒を共鳴器チャンバに通さないでバイパス冷媒を前記穿孔に供給するバイパス冷却システムを備えることを特徴とする請求項１に記載のノイズ減衰音響ライナ。   A perforation aligns with the resonator chamber and penetrates the inner panel, and the liner includes a bypass cooling system that supplies bypass refrigerant to the perforation without passing bypass refrigerant through the resonator chamber. The noise attenuating acoustic liner of claim 1. バッフルが、内側パネルから横断方向に窪んだ位置にベースを備えることで冷媒プレナムを形成しており、かつ、通路壁および協働する隔壁により、バイパス冷媒通路が少なくとも部分的に形成されることを特徴とする請求項６に記載のノイズ減衰音響ライナ。   The baffle forms a refrigerant plenum by providing a base at a position recessed in the transverse direction from the inner panel, and the bypass refrigerant passage is at least partially formed by the passage wall and the cooperating partition wall. The noise attenuating acoustic liner of claim 6. 前記バイパス冷媒通路が、外側パネルに開口部を有する冷媒入口を備え、かつ、冷媒プレナムに冷媒を放出する冷媒出口を備えることを特徴とする請求項７に記載のノイズ減衰音響ライナ。   8. The noise attenuating acoustic liner according to claim 7, wherein the bypass refrigerant passage includes a refrigerant inlet having an opening in the outer panel, and a refrigerant outlet for discharging the refrigerant to the refrigerant plenum. 折り重なった首管を形成するスカートを備えることを特徴とする請求項１に記載のノイズ減衰音響ライナ。   The noise attenuating acoustic liner according to claim 1, further comprising a skirt that forms a folded neck tube. 前記スカートが、外側パネルから延びていることを特徴とする請求項９に記載のノイズ減衰音響ライナ。   The noise attenuating acoustic liner of claim 9, wherein the skirt extends from an outer panel. 共鳴器チャンバが、低周波数の共鳴器チャンバであり、ライナが少なくとも１つの高周波数の共鳴器チャンバをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のノイズ減衰音響ライナ。   The noise attenuating acoustic liner of claim 1, wherein the resonator chamber is a low frequency resonator chamber and the liner further comprises at least one high frequency resonator chamber. 内側パネルが、低周波数のチャンバに位置を合わせた孔隙率の高い領域と、高周波数のチャンバに位置を合わせた孔隙率の低い領域と、を備え、ライナが、バイパス冷媒を共鳴器チャンバに通さないでバイパス冷媒を孔隙率の高い領域に運ぶバイパス冷却システムをさらに備えることを特徴とする請求項１１に記載のノイズ減衰音響ライナ。   The inner panel has a high porosity region aligned with the low frequency chamber and a low porosity region aligned with the high frequency chamber, and the liner passes the bypass refrigerant through the resonator chamber. The noise attenuating acoustic liner of claim 11, further comprising a bypass cooling system that transports the bypass refrigerant to a high porosity area without the bypass refrigerant. 複数の低周波数共鳴器チャンバの全てが、共通の低周波数に同調され、かつ、複数の高周波数共鳴器チャンバの全てが共通の高周波数に同調されることを特徴とする請求項１１に記載のノイズ減衰音響ライナ。   12. The plurality of low frequency resonator chambers are all tuned to a common low frequency and the plurality of high frequency resonator chambers are all tuned to a common high frequency. Noise-attenuating acoustic liner. 前記外側パネルが、冷媒を高周波数の共鳴器チャンバに入れる冷媒入口を備えることを特徴とする請求項１に記載のノイズ減衰音響ライナ。   The noise attenuating acoustic liner of claim 1, wherein the outer panel comprises a refrigerant inlet for introducing refrigerant into a high frequency resonator chamber. 前記外側パネルが、補助的な冷媒を共鳴器チャンバに入れる補助的な冷媒入口を備えることを特徴とする請求項１に記載のノイズ減衰音響ライナ。   The noise attenuating acoustic liner of claim 1, wherein the outer panel comprises an auxiliary refrigerant inlet for introducing auxiliary refrigerant into the resonator chamber. 前記首管が側面方向に連続していることを特徴とする請求項１に記載のノイズ減衰音響ライナ。   The noise attenuating acoustic liner according to claim 1, wherein the neck tube is continuous in a lateral direction. 前記首管が独立していることを特徴とする請求項１に記載のノイズ減衰音響ライナ。   The noise attenuating acoustic liner of claim 1, wherein the neck tube is independent. 前記首管が円筒状であることを特徴とする請求項１に記載のノイズ減衰音響ライナ。   The noise attenuating acoustic liner according to claim 1, wherein the neck tube is cylindrical. 高周波数領域に応答する共鳴器バンドおよび低周波数領域に応答する共鳴器バンドを備え、互いに軸方向にオフセットしていることを特徴とする請求項１に記載のノイズ減衰音響ライナ。   The noise attenuating acoustic liner according to claim 1, comprising a resonator band responsive to a high frequency region and a resonator band responsive to a low frequency region, and being offset from each other in the axial direction. 長手方向前方の共鳴器チャンババンドおよび長手方向後方の共鳴器チャンババンドを備え、各バンドが、側面方向に分配配置した少なくとも２つのクラスの共鳴器チャンバを備えることを特徴とする請求項１に記載のノイズ減衰音響ライナ。   The longitudinally forward resonator chamber band and the longitudinally rear resonator chamber band, each band comprising at least two classes of resonator chambers distributed laterally. Noise attenuation acoustic liner. 前方のバンドの所定のクラスの共鳴器チャンバが、後方のバンド内の同一クラスの共鳴器チャンバと側面方向に整列するように各チャンバが側面方向に分配配置されていることを特徴とする請求項２０に記載のノイズ減衰音響ライナ。   The chambers are distributed laterally such that a given class of resonator chambers in the front band is laterally aligned with the same class of resonator chambers in the rear band. 20. A noise attenuating acoustic liner according to 20. 前方のバンドの所定のクラスの共鳴器チャンバが、後方のバンド内の同一のクラスの共鳴器チャンバと側面方向に非整列となるように各チャンバが側面方向に分配配置されていることを特徴とする請求項２０に記載のノイズ減衰音響ライナ。   Each chamber is distributed laterally such that a given class of resonator chambers in the front band is not laterally aligned with the same class of resonator chambers in the rear band. The noise attenuating acoustic liner of claim 20. 前方のバンドの所定のクラスの共鳴器チャンバが、後方のバンド内の同一のクラスの共鳴器チャンバに対し側面方向にオフセットするように各チャンバが側面方向に分配配置されていることを特徴とする請求項１に記載のノイズ減衰音響ライナ。
Each chamber is distributed laterally such that a given class of resonator chambers in the front band is offset laterally with respect to the same class of resonator chambers in the rear band. The noise attenuating acoustic liner of claim 1.
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